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受蜘蛛侠的启发,研究人员开发了现实生活中的粘网装置

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  • 2024-11-29 05:20:06
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受漫画超级英雄蜘蛛侠的启发,美国塔夫茨大学的科学家们研发出一种液体,这种液体可以转化为一种坚固的粘性纤维,能够举起数倍于自身重量的物体,取得了重大突破。

多年来,研究人员一直试图从飞蛾和蜘蛛等各种昆虫分泌的丝中汲取灵感,创造出可以用作绳索的坚固纤维。

然而,到目前为止,复制蜘蛛丝的刚度、弹性和粘附性被证明具有挑战性。

根据发表在《高级功能材料》杂志上的这项研究,研究人员发现,一种被称为丝素的蚕蛾蛋白质,在加入特定添加剂后,可以通过一根狭窄的针射出,形成一种坚韧、粘稠的纤维。

该研究的合著者马可·洛·普雷斯蒂(Marco Lo Presti)说:“我当时正在做一个项目,用丝素蛋白制作非常强的粘合剂,当我用丙酮清洗玻璃器皿时,我注意到玻璃底部形成了一种网状物质。”

最初,在试图复制蜘蛛丝时,研究人员发现,丝素溶液在暴露于乙醇或丙酮等化学物质几个小时后会变成半固体凝胶。

然而,多巴胺的引入加速了凝固过程,几乎在瞬间产生了高强度的粘性纤维。

科学家们解释说,多巴胺混合物通过从丝蛋白中提取水分,加速了丝蛋白从液体到固体的转变。

值得注意的是,他们观察到,在一层丙酮中包裹着一股细细的丝溶液,当通过一根特殊设计的针喷出时,会凝固成一种粘稠的纤维。随着丙酮的蒸发,纤维会附着在它接触到的任何物体上。

添加壳聚糖——一种在昆虫外骨骼中发现的蛋白质——将纤维的抗拉强度提高了200倍,而硼酸盐缓冲液等化学物质将纤维的黏附性提高了大约18倍。

纤维的直径是可以调整的,根据针孔的大小,从人类头发的厚度到大约半毫米不等。

新开发的纤维已经证明有能力举起重量超过自身重量80倍的物体。

在测试过程中,他们成功地从大约12厘米的距离捡起了各种物品,包括钢螺栓、漂浮在水面上的实验室管、部分埋在沙子里的手术刀和一块木块。

虽然蛛丝的强度仍然是蜘蛛丝的1000倍左右,但研究人员认为,这种新纤维可以被提炼成多种用途。

洛·普雷斯蒂博士补充说:“这个过程可以被微调,以实现瞬时形成的粘性水凝胶纤维的可控制造。”“这真的是一种受超级英雄启发的材料。”

受漫画超级英雄蜘蛛侠的启发,美国塔夫茨大学的科学家们研发出一种液体,这种液体可以转化为一种坚固的粘性纤维,能够举起数倍于自身重量的物体,取得了重大突破。

多年来,研究人员一直试图从飞蛾和蜘蛛等各种昆虫分泌的丝中汲取灵感,创造出可以用作绳索的坚固纤维。

然而,到目前为止,复制蜘蛛丝的刚度、弹性和粘附性被证明具有挑战性。

根据发表在《高级功能材料》杂志上的这项研究,研究人员发现,一种被称为丝素的蚕蛾蛋白质,在加入特定添加剂后,可以通过一根狭窄的针射出,形成一种坚韧、粘稠的纤维。

该研究的合著者马可·洛·普雷斯蒂(Marco Lo Presti)说:“我当时正在做一个项目,用丝素蛋白制作非常强的粘合剂,当我用丙酮清洗玻璃器皿时,我注意到玻璃底部形成了一种网状物质。”

最初,在试图复制蜘蛛丝时,研究人员发现,丝素溶液在暴露于乙醇或丙酮等化学物质几个小时后会变成半固体凝胶。

然而,多巴胺的引入加速了凝固过程,几乎在瞬间产生了高强度的粘性纤维。

科学家们解释说,多巴胺混合物通过从丝蛋白中提取水分,加速了丝蛋白从液体到固体的转变。

值得注意的是,他们观察到,在一层丙酮中包裹着一股细细的丝溶液,当通过一根特殊设计的针喷出时,会凝固成一种粘稠的纤维。随着丙酮的蒸发,纤维会附着在它接触到的任何物体上。

添加壳聚糖——一种在昆虫外骨骼中发现的蛋白质——将纤维的抗拉强度提高了200倍,而硼酸盐缓冲液等化学物质将纤维的黏附性提高了大约18倍。

纤维的直径是可以调整的,根据针孔的大小,从人类头发的厚度到大约半毫米不等。

新开发的纤维已经证明有能力举起重量超过自身重量80倍的物体。

在测试过程中,他们成功地从大约12厘米的距离捡起了各种物品,包括钢螺栓、漂浮在水面上的实验室管、部分埋在沙子里的手术刀和一块木块。

虽然蛛丝的强度仍然是蜘蛛丝的1000倍左右,但研究人员认为,这种新纤维可以被提炼成多种用途。

洛·普雷斯蒂博士补充说:“这个过程可以被微调,以实现瞬时形成的粘性水凝胶纤维的可控制造。”“这真的是一种受超级英雄启发的材料。”

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